CN207895077U - 用于x射线探测器的读取装置以及x射线探测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型的实施例公开了用于X射线探测器的读取装置、以及X射线探测器。读取装置包括控制电路、补偿电路和处理电路。控制电路被配置为在第一阶段根据参考信号和X射线探测器的感测器件的暗电流向补偿电路的输入端提供第一信号，以及在第二阶段向补偿电路的输入端提供来自感测器件的第二信号。补偿电路被配置为在第一阶段根据第一信号生成补偿信号，以及在第二阶段根据补偿信号对第二信号进行补偿以生成第三信号。处理电路被配置为对第三信号进行处理。

Description

用于X射线探测器的读取装置以及X射线探测器

技术领域

本实用新型涉及X射线探测技术领域，具体地，涉及用于X射线探测器的读取装置以及X射线探测器。

背景技术

X射线摄影(Digital Radiography，简称DR)，是上世纪90年代发展起来的数字化X射线摄影技术，以其更快的成像速度、更便捷的操作、更高的成像分辨率等显著优点，成为数字X线摄影技术的主导方向，并得到世界各国的临床机构和影像学专家认可。

实用新型内容

本实用新型的实施例提供了一种用于X射线探测器的读取装置以及X射线探测器。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种用于X射线探测器的读取装置。读取装置包括：控制电路、补偿电路和处理电路。控制电路被配置为在第一阶段根据参考信号和X射线探测器的感测器件的暗电流向补偿电路的输入端提供第一信号，以及在第二阶段向补偿电路的输入端提供来自感测器件的第二信号。补偿电路被配置为在第一阶段根据第一信号生成补偿信号，以及在第二阶段根据补偿信号对第二信号进行补偿以生成第三信号。处理电路被配置为对第三信号进行处理。

在本实用新型的实施例中，控制电路包括第一开关元件和第二开关元件。第一开关元件的一端耦接读取装置的输入端，另一端耦接参考信号。第二开关元件的一端耦接读取装置的输入端，另一端耦接补偿电路的输入端。

在本实用新型的实施例中，补偿电路包括计算单元、存储单元和补偿单元。计算单元被配置为根据第一电压信号，生成补偿信号。存储单元被配置为存储补偿信号。补偿单元被配置为根据所存储的补偿信号对第二信号进行补偿以生成第三信号。

在本实用新型的实施例中，计算单元包括减法器。减法器的第一输入端接收第一信号，第二输入端接收参考信号，输出端输出补偿信号。

在本实用新型的实施例中，补偿单元包括加法器。加法器的第一输入端接收补偿信号，第二输入端接收第二信号，输出端输出第三信号。

在本实用新型的实施例中，计算单元包括第一放大器、第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器和第四电阻器。第一放大器的输出端耦接存储单元。第一电阻器的一端耦接第一放大器的第一输入端，另一端耦接第一放大器的输出端。第二电阻器的一端耦接第一放大器的第一输入端，另一端耦接补偿电路的输入端。第三电阻器的一端耦接第一放大器的第二输入端，另一端耦接参考信号。第四电阻器的一端耦接第一放大器的第二输入端，另一端接地。

在本实用新型的实施例中，第一电阻器、第二电阻器、第三电阻器和第四电阻器的阻值相等。

在本实用新型的实施例中，补偿单元包括第二放大器、第五电阻器、第六电阻器、第七电阻器、第八电阻器和第九电阻器。第五电阻器的一端耦接第二放大器的第一输入端，另一端耦接第二放电器的输出端。第六电阻器的一端耦接第二放大器的第一输入端，另一端接地。第七电阻器的一端耦接第二放大器的第二输入端，另一端耦接第二信号。第八电阻器的一端耦接第二放大器的第二输入端，另一端耦接存储单元以接收补偿信号。第九电阻器的一端耦接第二放大器的第二输入端，另一端接地。

在本实用新型的实施例中，第五电阻器、第七电阻器和第八电阻器的阻值相等，以及第六电阻器和第九电阻器的阻值相等。

在本实用新型的实施例中，处理电路包括第三放大器和第一电容。第三放大器的第一输入端耦接补偿电路的输出端，第二输入端耦接参考信号，输出端输出第三信号。第一电容耦接在第三放大器的第一输入端和输出端之间。

在本实用新型的实施例中，控制电路包括第一开关元件和第二开关元件。第一开关元件的一端耦接读取装置的输入端，另一端耦接第三放大器的第一输入端。第二开关元件的一端耦接读取装置的输入端，另一端耦接补偿电路的输入端。

在本实用新型的实施例中，读取装置还包括复位单元。复位单元耦接在处理电路的输入端和输出端之间。

在本实用新型的实施例中，读取装置还包括滤波器和模数转换器。滤波器被配置为对经处理的第三信号进行滤波。模数转换器被配置为对经滤波的第三信号进行转换。

根据本实用新型的第二方面，提供了一种X射线探测器。X射线探测器包括读取装置和感测器件。读取装置包括本实用新型的第一方面提供的读取装置。

根据本实用新型的第三方面，提供了一种使用本实用新型的第一方面的读取装置的方法，用于对X射线探测器进行读取。在方法中，在第一阶段，根据参考信号和X射线探测器的感测器件的暗电流向读取装置的补偿电路的输入端提供第一信号，根据第一信号生成补偿信号。在第二阶段，向补偿电路的输入端提供来自感测器件的第二信号，根据补偿信号对第二信号进行补偿以生成第三信号，以及对第三信号进行处理。

在本实用新型的实施例中，在第一阶段，提供第一信号包括：在感测器件处于暗态的情况下，向补偿电路的输入端提供参考电压，然后停止提供参考电压，其中，在停止之后，输入端处的电压由于感测器件的暗电流导致的电泄漏而小于参考电压，由此在输入端处提供第一信号。生成补偿信号包括：计算第一信号和参考信号之间的差，并将差作为补偿信号。在第二阶段，对第二信号进行补偿以生成第三信号包括：计算第二信号和补偿信号的和，并将和作为第三信号。对第三信号进行处理包括：对第三信号进行滤波处理和模数转换。

由上所述，本实用新型提出了一种能够改善X射线探测器的灰度不均一的驱动设计。考虑了暗态时X射线探测器的每个感测器件(例如光电二极管)由于暗电流而产生的电泄漏对输入端处的电压的影响。在实际感测之前，将暗态时输入端处的实际电压与参考电压的差值作为对应于每个感测器件暗电流的电压补偿基准值，使每个感测器件的主动前端(AFE)单元都有自己独立的补偿基准值。由此，实现感测器件在暗态或者亮态的感测模式下，感测电压均通过该补偿基准值补偿，后再经过放大运算及模数转换，得到均一化后的数字信号，即能显示均一化的灰度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例的附图进行简单说明。应当知道，以下描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，而非对本实用新型的限制，其中：

图1示出了根据本实用新型的实施例的读取装置的示意性框图；

图2示出了根据本实用新型的实施例的读取装置对X射线探测器进行读取的示意性电路图；

图3示出了根据本实用新型的实施例的补偿电路的示例电路图；

图4示出了根据本实用新型的实施例的读取方法的流程图；

图5示出了根据本实用新型的实施例的X射线探测器的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本实用新型的实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而并非全部的实施例。基于所描述的实施例，本领域的普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，也都属于本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的机或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“耦接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

X射线数字照相系统中一般使用了平板探测器(flat panel detector)，其像元尺寸可小于0.1mm，对成像质量起着重要作用。通常，平板X射线探测器的感测单元(例如，光敏传感器，光敏性二极管)经过X射线照射后产生电荷累积，平板X射线探测器上的控制器件(例如TFT晶体管)受控依次打开，将感测单元上的电荷量读出。然后，被读出的数据信号经过放大器、模数转换器ADC等处理而转成数字信号,进而传递至FPGA/DSP进行数字信号图像处理。

由于不同感测单元在暗态时的微小漏电流(即，暗电流)不同，因此在未发生光照时经检测和处理后的灰阶亮度(即，暗态灰度)存在差异。暗态灰度是平板X射线探测器的重要参数之一，暗态灰度不同将导致整体灰度的不均一，产生点、线不良现象。此外，在亮态情况下，不同感测单元漏电流的差异也会体现出来，导致测试结果的不可靠。

本实用新型的实施例提供了用于X射线探测器的读取装置，使用该读取装置的方法以及X射线探测器。下面结合附图和实施例对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

图1示出了根据本实用新型的实施例的读取装置的示意性框图，该读取装置可用于对X射线探测器进行读取。

如图1所示，读取装置100可包括控制电路110、补偿电路120和处理电路130。控制电路110与读取装置100的输入端IN和补偿电路120的输入端M耦接，输入端IN例如接收由X射线探测器的感测单元感测的信号。控制电路110可在第一阶段根据参考信号Vr和X射线探测器的感测器件的暗电流向补偿电路的输入端M提供第一信号V1，以及在第二阶段向补偿电路的输入端M提供来自感测器件的第二信号V2。

补偿电路120的输入端M与控制电路110耦接，输出端N与处理电路130耦接。补偿电路120可在第一阶段根据第一信号V1生成补偿信号Vc，以及在第二阶段根据补偿信号Vc对第二信号V2进行补偿，以生成第三信号V3。

处理电路130的输入端与补偿电路120的输出端N耦接，输出端与读取装置110的输出端OUT耦接。处理电路130可对第三信号V3进行诸如放大等的处理。

图2示出了根据本实用新型的实施例的读取装置对X射线探测器进行读取的示意图。读取装置200包括如图1所示的控制电路110、补偿电路120和处理电路130。

以下进一步对读取装置200的各电路进行具体描述。控制电路110可包括第一开关元件SW1和第二开关元件SW2。第一开关元件SW1的一端耦接读取装置的输入端IN，另一端耦接参考信号Vr。在实用新型的实施例中，第一开关元件SW1的另一端耦接处理电路130的一端，以获得参考信号Vr，这将在后文进行详细说明。第二开关元件SW2的一端耦接读取装置的输入端IN，另一端耦接补偿电路的输入端M。

此外，补偿电路120可包括计算单元210、存储单元220和补偿单元230。具体地，计算单元210可根据第一信号V1和参考信号Vr生成补偿信号Vc。存储单元220可对补偿信号Vc进行存储。补偿单元230可根据所存储的补偿信号Vc对第二信号V2进行补偿，以生成第三信号V3。

在本实用新型的实施例中，计算单元210包括减法器，减法器的第一输入端接收第一信号V1，第二输入端接收参考信号Vr，输出端输出补偿信号Vc。存储单元220可包括随机存取存储器RAM或其它存储器。补偿单元230包括加法器，加法器的第一输入端接收补偿信号Vc，第二输入端接收第二信号V2，输出端输出第三信号V3。

进一步地，图3示出了根据本实用新型的实施例的补偿电路的示例电路图。

如图3所示，计算单元210包括第一放大器A1、第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3和第四电阻器R4。具体地，第一电阻器R1的一端耦接第一放大器的第一输入端(-)，另一端耦接第一放大器A1的输出端。第二电阻器R2的一端耦接第一放大器A1的第一输入端(-)，另一端耦接补偿电路的输入端M，即耦接控制电路110，以接收第一信号V1。第三电阻器R3的一端耦接第一放大器A1的第二输入端(+)，另一端接收参考信号Vr。第四电阻器R4的一端耦接第一放大器A1的第二输入端(+)，另一端接地。第一放大器A1的输出端耦接存储单元220，以向其提供补偿信号Vc。

在本实用新型的实施例中，第一电阻器R1、第四电阻器R4的阻值相等，第二电阻器R2和第三电阻器R3的阻值相等。通过计算可得出，Vc＝(Vr-V1)R1/R2。

进一步地，在第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3和第四电阻器R4的阻值均相等时，Vc＝Vr-V1。

此外，如图3所示，补偿单元230包括第二放大器A2、第五电阻器R5、第六电阻器R6、第七电阻器R7、第八电阻器R8和第九电阻器R9。具体地，第五电阻器R5的一端耦接第二放大器A2的第一输入端(-)，另一端耦接第二放电器A2的输出端。第六电阻器R6的一端耦接第二放大器A2的第一输入端(-)，另一端接地。第七电阻器R7的一端耦接第二放大器A2的第二输入端(+)，另一端耦接补偿电路的输入端M，即耦接控制电路110以接收第二信号V2。第八电阻器R8的一端耦接第二放大器A2的第二输入端(+)，另一端耦接存储单元以接收存储的补偿信号Vc。第九电阻器R9的一端耦接第二放大器A2的第二输入端(+)，另一端接地。第二放大器A2的输出端耦接补偿电路的输出端N，即耦接处理电路，以向其提供第三信号V3。

在本实用新型的实施例中，第七电阻器R7和第八电阻器R8的阻值相等，通过计算可得出，V3＝(V2+Vc)[(R7//R9)/(R5//R6)](R5/R7)。在R7//R9＝R5//R6的情况下，V3＝(V2+Vc)R5/R7。

进一步地，在第五电阻器R5、第七电阻器R7和第八电阻器的阻值相等、且第六电阻器R6和第九电阻器R9的阻值相等的情况下，V3＝V2+Vc。

再回到图2，处理电路130包括第三放大器A3和电容Cf。第三放大器A3的第一输入端(-)耦接补偿电路120的输出端N，第二输入端(+)接收参考信号Vr，输出端输出被处理过的第三信号。电容Cf耦接在第三放大器A3的第一输入端(-)和输出端之间。在本实用新型的实施例中，第三放大器A3的第一输入端还与第一开关元件SW1耦接。由于第三放大器A3的两个输入端之间虚短，其第一输入端的电压可近似等于第二输入端的电压，即第三放大器A3的第一输入端向第一开关元件SW1提供参考信号Vr。

在本实用新型的实施例中，读取装置200还可包括复位单元140，复位单元140耦接在处理电路130的输入端和输出端之间。复位单元120例如是第三开关元件SW3。复位单元140例如可以隔离其两端的信号。

如图2所示，读取装置200还可包括滤波器150和模数转换器160。滤波器150耦接在处理电路130和数模转转换器160之间，数模转换器耦接在滤波器150和读取装置200的输出端OUT之间。滤波器150被配置为对经处理过的第三信号进行滤波。模数转换器160被配置为对经滤波的第三信号进行模数转换。

此外，图2还示出了X射线探测器的感测单元300，感测单元300的输入端耦接读取装置200的输入端IN。感测单元例如包括感测器件(光敏二极管PIN)，其一端耦接公共电极，另一端通过控制晶体管TFT耦接到读取装置200的输入端IN。当控制晶体管TFT导通时，可将感测单元感测的信号传递至读取电路200。当控制晶体管TFT关断时，两者断开。

根据本实用新型的实施例，在第一阶段，首先，使感测器件PIN处于暗态。将第一开关元件SW1和第三开关元件SW3闭合，并将第二开关元件SW2断开。由于第三放大器A3的两个输入端之间虚短，其第一输入端的电压可近似等于第二输入端的电压，即第三放大器A3的第一输入端提供参考信号Vr，例如参考电压。参考信号Vr经第一开关元件SW1提供至读取装置200的输入端IN(即补偿电路的输入端)。当控制晶体管TFT导通时，参考信号Vr被传递至感测器件PIN的一端。然后，将第一开关元件SW1断开，即停止提供参考信号Vr。在理想情况下，在暗态时，PIN不导通，输入端的电压保持不变，即保持参考电压。但是，实际上PIN会有微小漏电流(即暗电流)，由于暗电流所导致的电泄漏导致输入端IN处的电压小于参考电压，例如从Vr变为第一信号V1。将第二开关元件SW2闭合，以将输入端IN的第一信号V1传递至计算单元210。计算单元210根据第一信号V1和参考信号Vr，输出补偿信号Vc。例如，计算第一信号和参考信号之间的差，并将该差作为补偿信号。该补偿信号Vc被保存在存储单元220中。在本实用新型的实施例中，X射线探测器可包括感测单元300，与每个感测单元中的感测器件PIN相连的控制晶体管TFT依次导通，从而获得对应于不同感测单元的第一信号V1和补偿信号Vc，并将相应的补偿信号Vc均存储到存储单元220。

在第二阶段，感测单元PIN处于感测阶段。将第二开关元件和第三开关元件SW3闭合，第一开关元件SW1关断。感测单元PIN所感测到的第二信号V2(亮态或暗态下的PIN电压信号)被传递至补偿单元230。补偿单元230根据第二信号V2和补偿信号Vc，输出补偿后的第三信号V3。例如，计算第二信号和补偿信号的和，并将该和作为第三信号。此外，第三信号V3经过处理电路130处理，滤波器150滤波，以及模数转换器160转换后被输出。相应地，对每个感测单元进行补偿以及其它处理操作。

图4示出了采用本实用新型的实施例的读取装置对X射线探测器进行读取的方法。

在方法中，在步骤S410，根据参考信号和X射线探测器的感测器件的暗电流向读取装置的补偿电路的输入端提供第一信号，根据第一信号生成补偿信号。

在步骤S420，向补偿电路的输入端提供来自感测器件的第二信号，根据补偿信号对第二信号进行补偿，并生成第三信号，以及对第三信号进行处理。

图5示出了根据本实用新型的实施例的X射线探测器500。X射线探测器500包括读取装置510和感测器件520。读取装置510例如是本实用新型的实施例提供的读取装置。感测器件520包括光敏传感器，例如光敏二极管。具体地，感测器件520例如是图2中感测单元300的感测器件PIN，其一端耦接公共电极，另一端耦接控制晶体管的第一极。在控制晶体管导通时，将来自感测器件的信号传递至控制晶体管的第二极，该另一端与读取装置510耦接。控制晶体管例如是N型TFT或者P型TFT。

由上所述，本实用新型提出了一种能够改善平板X射线探测器灰度不均一的驱动设计，通过对暗态时每个光电二极管反馈电压的检测及运算，把该电压与参考电压的差值作为对应于每个光电二极管漏电流的电压补偿基准，使每个光电二极管都有自己独立的补偿基准值。由此，实现了在暗态或是亮态的光电二极管工作模式下，反馈电压均增加其补偿基准值，后再经过放大运算及模数转换，得到均一化后的数字信号，即能显示均一化的灰度。

以上对本实用新型的若干实施方式进行了详细描述，但本实用新型的保护范围并不限于此。显然，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对本实用新型的实施例进行各种修改、替换或变形。本实用新型的保护范围由所附权利要求限定。

Claims (14)

1.一种用于X射线探测器的读取装置，所述读取装置包括：控制电路、补偿电路和处理电路，其中，

所述控制电路被配置为在第一阶段根据参考信号和所述X射线探测器的感测器件的暗电流向所述补偿电路的输入端提供第一信号，以及在第二阶段向所述补偿电路的输入端提供来自所述感测器件的第二信号，

所述补偿电路被配置为在所述第一阶段根据所述第一信号生成补偿信号，以及在所述第二阶段根据所述补偿信号对所述第二信号进行补偿以生成第三信号，

所述处理电路被配置为对所述第三信号进行处理。

2.根据权利要求1所述的读取装置，其中，所述控制电路包括：

第一开关元件，所述第一开关元件的一端耦接所述读取装置的输入端，另一端耦接参考信号；以及

第二开关元件，所述第二开关元件的一端耦接所述读取装置的输入端，另一端耦接所述补偿电路的输入端。

3.根据权利要求1或2所述的读取装置，其中，所述补偿电路包括：

计算单元，其被配置为根据所述第一信号，生成补偿信号；

存储单元，其被配置为存储所述补偿信号；以及

补偿单元，其被配置为根据所存储的补偿信号对所述第二信号进行补偿以生成所述第三信号。

4.根据权利要求3所述的读取装置，其中，所述计算单元包括减法器，

其中，所述减法器的第一输入端接收所述第一信号，第二输入端接收所述参考信号，输出端输出所述补偿信号。

5.根据权利要求3所述的读取装置，其中，所述补偿单元包括加法器，

其中，所述加法器的第一输入端接收所述补偿信号，第二输入端接收所述第二信号，输出端输出所述第三信号。

6.根据权利要求3所述的读取装置，其中，所述计算单元包括：

第一放大器，所述第一放大器的输出端耦接所述存储单元；

第一电阻器，所述第一电阻器的一端耦接所述第一放大器的第一输入端，另一端耦接所述第一放大器的输出端；

第二电阻器，所述第二电阻器的一端耦接所述第一放大器的第一输入端，另一端耦接所述补偿电路的输入端；

第三电阻器，所述第三电阻器的一端耦接所述第一放大器的第二输入端，另一端耦接所述参考信号；以及

第四电阻器，所述第四电阻器的一端耦接所述第一放大器的第二输入端，另一端接地。

7.根据权利要求6所述的读取装置，其中，

所述第一电阻器、所述第二电阻器、所述第三电阻器和所述第四电阻器的阻值相等。

8.根据权利要求3所述的读取装置，其中，所述补偿单元包括:

第二放大器；

第五电阻器，所述第五电阻器的一端耦接所述第二放大器的第一输入端，另一端耦接所述第二放电器的输出端；

第六电阻器，所述第六电阻器的一端耦接所述第二放大器的第一输入端，另一端接地；

第七电阻器，所述第七电阻器的一端耦接所述第二放大器的第二输入端，另一端耦接所述第二信号；

第八电阻器，所述第八电阻器的一端耦接所述第二放大器的第二输入端，另一端耦接所述存储单元以接收补偿信号；以及

第九电阻器，所述第九电阻器的一端耦接所述第二放大器的第二输入端，另一端接地。

9.根据权利要求8所述的读取装置，其中，

所述第五电阻器、所述第七电阻器和所述第八电阻器的阻值相等，以及所述第六电阻器和所述第九电阻器的阻值相等。

10.根据权利要求1所述的读取装置，其中，所述处理电路包括：

第三放大器，所述第三放大器的第一输入端耦接所述补偿电路的输出端，第二输入端耦接所述参考信号，输出端输出所述第三信号；以及

第一电容，耦接在所述第三放大器的第一输入端和输出端之间。

11.根据权利要求10所述的读取装置，其中，所述控制电路包括：

第一开关元件，一端耦接所述读取装置的输入端，另一端耦接所述第三放电器的第一输入端；

第二开关元件，一端耦接所述读取装置的输入端，另一端耦接所述补偿电路的输入端。

12.根据权利要求1所述的读取装置，还包括：

复位单元，其耦接在所述处理电路的输入端和输出端之间。

13.根据权利要求1所述的读取装置，还包括：

滤波器，被配置为对经处理的所述第三信号进行滤波；

模数转换器，被配置为对经滤波的所述第三信号进行转换。

14.一种X射线探测器，包括：

读取装置，所述读取装置包括根据权利要求1至13中任一项所述的读取装置；以及

感测器件。